AZ31镁合金热变形流动应力预测模型

采用近等温单轴压缩实验获得了AZ3l镁合金变形温度为523 723 K,应变速率为0.01—10 s^-1条件下的流动应力,分析了变形温度和应变速率对流动应力的影响规律.结果表明,AZ31镁合金变形过程中发生了动态再结晶,523 K时形成细小组织;而723 K时动态再结晶和长大的晶粒沿径向拉长.考虑实验过程塑性变形功和摩擦功引起的温度升高,在高应变速率条件下采用温度补偿修正了流动应力.在此基础上,建立了基于双曲正弦模型的峰值流动应力和统一本构关系,该模型利用材料参数耦合应变来描述流动应力的应变敏感性,进一步获得了合金热变形过程中流动应力与变形温度、应变速率和应变的定量关系.采用该本构关系模型预测流动应力具有较高的精度,预测值与实测值相关系数为0.976,平均相对误差为5.07%,实验条件范围内预测的流动应力与实验值几乎能保持一致.     

AZ31镁合金高温变形行为及本构模型

采用Gleeble-3500热模拟实验机,对AZ31镁合金在变形温度为523～723 K、应变速率为0.01～10.00 s-1、最大变形程度为60%的条件下进行热压缩实验.结果表明,流变应力随应变的增加而显著增大,到达峰值后逐渐降低并趋于稳态,变形呈明显的动态再结晶特征.变形温度和应变速率对流变应力影响显著,本文采用包含Arrheniues项的本构方程来描述AZ31镁合金的高温变形行为.     

AZ31B镁合金热压缩力学行为与本构方程建立

根据对铸态AZ31B镁合金在温度为280～440℃、应变速率为0.001～0.1 s-1条件下进行热压缩试验,分析了变形程度、应变速率和加热温度对其流动应力的影响,结果表明,该合金热变形时的流动应力对变形温度和变形速率极为敏感,随变形温度的升高而降低,随变形速率的增加而增大.在温度为440℃,应变速率小于0.01 s-...     

AZ31镁合金高温本构方程

分析并建立了具有动态再结晶型金属的本构方程模型，用Gleeble—1500D热／力模拟仪对AZ31镁合金进行圆柱体单向热压缩试验，并根据实验结果分析计算了本构方程模型中的各参数，获得了完整的AZ31镁合金高温本构方程?用本构方程计算了实验条件下的流变应力，计算值与实验值能较好地吻合，误差在8％以内。可为制订AZ31镁合金的热加工工艺提供理论与数据。     

AZ61镁合金高温变形应力修正及本构方程的建立

有限元模拟日益成为金属成形工艺优化的有力工具，而工程材料变形行为本构方程的精确描述是保证模拟精度的关键之一。通过热模拟实验对AZ61镁合金的高温压缩变形行为进行研究，实验设备为Gleeble3500热模拟实验机，实验采用的温度为250、300、350、400和450℃，应变速率为0，01、0，1、1、10和50s^-1。研究发现，AZ61镁合金流变应力随变形温度的升高而降低，随应变速率的升高而升高。在高应变速率下，变形热引起的试样温升非常显著。为了真实地反应AT61镁合金高温压缩变形时的力学行为，对流变应力作出相应修正，并根据修正后的流变应力建立高温变形本构方程。     

AZ31/AZ61/AZ91镁合金超塑性压缩变形的本构方程

对再结晶退火后的AZ31、AZ61、AZ91镁合金进行热压缩试验,研究该系列镁合金在变形温度423～673 K和应变速率1×10^-4～1×10^-2 s^-1范围的超塑性行为,分析工艺参数、显微组织和超塑性行为之间的关系。试验结果表明,在673 K和1×10^-2 s^-1的初始应变速率下,该系列镁合金的应力应变曲线表现为明显的超塑性特征,其应变速率敏感指数分别为0.25、0.23、0.24,超塑性变形激活能分别为105.8、165.4、126.2 kJ/mol,接近其晶界自扩散活化能,并由此建立相应的超塑性压缩本构方程。     

AZ91镁合金高温变形本构关系

采用Gleeble-1500热模拟机对AZ91镁合金进行了高温压缩变形实验,分析了该合金在变形温度为250-400℃,应变速率为0.001-1 s-1条件下流变应力的变化规律.结果表明,变形温度和应变速率均对流变应力有显著的影响,流变应力随变形温度的升高和应变速率的降低而降低,当变形温度≥400℃、应变速率≤0.001 s-1时,流变应力随变形量的增加达峰值后呈稳态流变特征.并采用双曲正弦模型确定了该合金的变形激活能Q和应力指数n随应变量的变化规律,建立了相应的热变形本构关系.经实验验证,所建立的本构关系能较好地反映AZ91镁合金实际热变形行为特征.     

AZ31镁合金热变形流动应力的神经网络研究

采用近等温压缩试验获得AZ31镁合金变形温度在550～750K,应变速率为0.01～10 s-1条件下的流动应力.采用BP神经网络原理,建立了ZA31镁合金流动应力与工艺条件的神经网络模型,对在不同变形温度、应变速率和真应力下获得的流动应力实验数据进行训练.结果表明,实验值与预测值的误差很小,误差均在5％以内,为进一步研究AZ31镁合金相关性能与工艺条件的制定提供切实可行方法.     

AZ31镁合金热成形过程中的本构关系

利用Gleeble-1500D热模拟试验机对AZ31镁合金在温度为300℃、350℃、400℃,应变速率为0.001 s-1～1.0s-1,每道次的变形量分别是:30%,10%,10%,总变形量为43%条件下,进行了高温多道次压缩试验。测量了不同应变速率下的应力-应变曲线。根据热模拟试验数据,确定AZ31镁合金高温变形本构关系模型,该本构关系模型的相对计算误差小于8%。试验确定的AZ31镁合金本构关系模型的适用温度范围为300℃～400℃,应变速率范围为0.001 s-1～1.0 s-1。得出动态再结晶激活能为207.61 kJ/mol。     

AZ31铸造镁合金的塑性流动特征及物理概念的本构关系

利用准静态试验机以及Hopkinson压杆装置对AZ31铸造镁合金在不同应变速率和不同温度下的塑性流动性能进行研究,结合金相显微技术对试验后的试样进行微观分析。结果表明:在低应变速率下,随着温度的升高,AZ31镁合金发生明显的由脆性到韧性的转化,其转化温度为473 K左右;当应变速率增加到1.2×104 s-1时,会发生脆化现象,塑性变形能力变差。基于微观分析,低应变速率下晶体中孪晶的存在是促进材料塑性变形增加的主要因素。而在高应变速率下,动态再结晶和第二相粒子沉淀硬化显著地影响金属的塑性变形。结合系统的试验结果,基于热激活位错机制,建立一种物理概念的塑性流动本构模型,对较高应变速率和不同温度下的流动应力进行模型预测。通过对比,模型预测结果与试验数据吻合较好。     

ZM61镁合金的热变形行为

采用圆柱试样在Gleeble-1500材料热模拟试验机上对ZM61镁合金进行等温压缩变形试验,研究了该合金在变形温度为300～390℃、应变速率为0.001～0.1 s<'-1>条件下的流变行为.结果表明:ZM61镁合金热压缩时流变应力随流变速率的降低和变形温度的升高而减小,其热压缩变形过程分为加工硬化、过渡、软化和稳态流变四个阶段;ZM61镁合金的热流变行为可用包含Arrhenius项的Zener-Hollomon参数来描述.其热变形本构方程为:ε=1.1915×10<'15>[sinh(0.020756σ)]<'4.3159>exp(-201.86×10<'3>/RT),该本构关系的计算结果与实验结果之间的相对误差小于12.9%,可为制定ZM61镁合金的热加工工艺提供理论依据.     

工业态AZ31镁合金的超塑性变形行为

研究了工业态AZ31镁合金在温度 6 2 3～ 72 3K和应变速率 1× 10 -5～ 1× 10 -3 s-1范围内的超塑性变形行为。结果表明 ,工业态AZ31镁合金表现出良好的超塑性 ,其最高断裂延伸率达到 314%,应变速率敏感指数达 0 .4。显微组织观察和断口分析表明 ,工业态AZ31镁合金超塑变形主要由晶界滑动机制所控制 ,同时 ,动态再结晶也是合金超塑变形的一种协同机制。     

强变形AZ31镁合金的静态再结晶

通过光学显微镜及SEM/EBSD观察研究强变形AZ31镁合金在300～673 K的退火行为,分析显微组织、晶粒尺寸分布、平均晶粒尺寸、硬度及变形织构随退火温度的变化.结果表明:细晶组分随着温度的升高不断降低,退火过程按退火温度可分为孕育、再结晶急速长大及晶粒正常长大3个阶段.强变形过程中,发生连续动态再结晶的镁合金在随后的退火过程中主要受晶粒长大控制,没有发生织构变化,即为连续静态再结晶.     

AZ31镁合金挤压-剪切变形损伤研究

以宽幅AZ31镁合金板材为研究对象,采用有限元软件DEFORM-2D对镁合金的挤压-剪切变形过程进行数值模拟。基于Normalized C&L断裂准则,研究了镁合金在挤压-剪切变形过程中损伤积累及分布情况,分别从模具结构和工艺参数的角度进行模拟分析。模拟结果表明,坯料损伤值随着模具拐角数目的增加而快速增长,最大损伤区主要集中在板材下表面。通过添加背压及增大模具内拐角区圆角半径可以有效地降低损伤值,改善坯料内部损伤分布。增大坯料与模具之间的摩擦能够促使大损伤区逐渐向坯料头部集中,从而提高材料利用率。而挤压温度和挤压速度对坯料损伤值的影响不大。     

Hot deformation behavior of a spray-deposited AZ31 magnesium alloy

The flow stress behavior of an as-spray-deposited AZ31 magnesium alloy with fine grains was investigated by means of compression tests with a Gleeble 1500 thermal mechanical simulator at isothermal constant strain rates of 0.01, 0.1, 1.0, and 10 s-1; the testing temperatures ranged from 623 to 723 K. It is demonstrated that a linear equation can be fitted between the Zemer-Hollomon parameter Z and stress in a double-log scale. The effect of deformation parameters on the behavior of recrystallization was analyzed. Dynamic recrystallization (DRX) generally occurs at a higher temperature and at a lower strain rate. The constitutive equation of the spray-deposited AZ31 magnesium alloy is elevated temperatures due to the fine grain, which provides a large amount of nucleation sites and a high-diffnsivity path for the atom.     

热拉伸变形对AZ31B镁合金薄板显微组织的影响

利用单向热拉伸实验和金相显微镜研究了AZ31B镁合金薄板热变形过程及其动态再结晶组织变化规律。结果表明,在变形温度为160℃、应变速率为1×10-3s-1时,拉伸变形后得到的显微组织是混合组织。260℃~280℃时形成均匀分布的细小等轴晶粒,其晶粒平均尺寸为5μm左右。在变形温度为320℃~400℃、变形速率为1×10-3s-1~3.3×10-4s-1时,晶粒平均尺寸为10μm~20μm,沿晶界出现氧化现象,且氧化"黑色"斑点发生聚集。     

双向双通道变通径挤压AZ31镁合金的显微组织及变形行为

在不同温度下,采用双向双通道变通径挤压(DDE)对AZ31镁合金进行挤压,研究该工艺对其组织、力学性能、拉压不对称性和断裂行为的影响。结果表明:与均匀态AZ31镁合金相比,挤压后所得试样的晶粒显著细化,力学性能和拉压不对称性得到改善;与采用等通道角挤压工艺多道次挤压试样的力学性能相比,该工艺具有一定的优势。此外,随着挤压温度的升高,晶粒尺寸逐渐增大,显微硬度、抗拉强度和压缩率逐渐降低。从250℃到450℃,晶粒尺寸从6μm增大到26μm,硬度值(HV)从67降低到56,抗压强度从400MPa降低到343MPa,压缩率从14.8%降低到9.7%。均匀态AZ31和挤压态AZ31的压缩断口均为穿晶断裂,前者断裂机理为脆性解理断裂,后者为韧脆结合型准解理断裂。     

流变铸造镁合金AZ31B的热/力模拟

采用双螺旋流变铸造工艺制备了镁合金AZ31B的棒坯,利用Gleeble-3000型热/力模拟机研究了流变铸造和普通连铸棒坯在变形温度为250～400℃,变形速率为0.001～5 s-1,最大变形量为60%时的热压缩变形行为.分析了材料流变应力与变形量、变形温度和应变速率之间的关系,比较了两种不同铸造工艺对热塑性变形行为的影响.结果表明:流变铸造坯料在变形过程中的形变均匀性明显优于普通铸造的,因此不需预处理即可直接进行塑性成型;350℃以上热变形流变铸造坯料的变形抗力明显小于普通铸造坯料的;流变铸造使AZ31B合金的塑性加工性能得到改善;产生这种差别的主要原因是普通铸造坯料组织为粗大树枝晶,而流变铸造坯料组织为细小等轴晶.     

半连续铸造AZ31B镁合金的热压缩变形行为

针对半连续铸造的AZ31B镁合金,采用Gleeble-1500热/力模拟机在变形温度为473～723 K、应变速率为0.01～10 s-1、最大变形量为80%条件下进行热/力模拟研究;结合热变形后的显微组织,分析合金力学性能与显微组织之间的关系。结果表明:当变形温度一定时,流变应力和应变速率之间存在对数关系,并可用包含Arrheniues项的Z参数描述半连续铸造的AZ31B镁合金热压缩变形的流变应力行为;实验合金在523 K时开始发生动态回复;随着变形温度的升高和应变速率的降低,动态再结晶开始对AZ31B合金的变形行为产生明显影响,在变形温度623 K以上的各种应变速率下,AZ31B镁合金易变形。